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PLATO

L’ESA part à la chasse aux exoplanètes habitables avec la mission PLATO

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Lancée en 2024, la sonde européenne PLATO devrait observer un million d’étoiles et pourrait détecter plusieurs milliers d’exoplanètes dont certaines de type terrestre et susceptibles d’abriter la vie.© ESA–C. Carreau

Au terme d’un processus qui aura duré plusieurs années, l’Agence spatiale européenne a sélectionné la troisième mission de catégorie moyenne dans le cadre de son programme Vision cosmique pour la période 2015-2025. Il s’agit de l’observatoire spatial Plato, une mission qui étudiera les transits planétaires et les oscillations stellaires, d’où son nom (PLAnetary Transits and Oscillations of stars). On s’attend à ce qu’il découvre quelques milliers de planètes, dont un millier d’exoplanètes telluriques semblables à la Terre parmi lesquelles une centaine dans la zone d'habitabilité de leur étoile.

Plato sera constitué d’un seul instrument, composé non pas d’un, mais de 34 télescopes ! Certes, ils sont de petite taille (12 centimètres de diamètre), mais ils ont un très grand champ. Chacune des caméras est équipée de son propre plan focal, constitué de quatre capteurs CCD de 4.510 x 4.510 pixels.

L’agence spatiale européenne (ESA) a donc choisi mercredi 19 février de financer la mission PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) qui devrait être lancée de Kourou en 2024. Durant sa mission principale de six années, PLATO scrutera près d’un million d’étoiles et elle devrait détecter plusieurs milliers d’exoplanètes, dont certaines pourraient être de type terrestre et seraient susceptibles d’abriter la vie.

Mission

« PLATO, avec sa capacité exceptionnelle à débusquer les systèmes semblables à notre couple Soleil-Terre, pourra tirer parti des avancées réalisées grâce à plusieurs autres missions européennes, notamment CoRot et Cheops » a expliqué Alvaro Giménez, Directeur Science et Exploration robotique à l’ESA, « ses découvertes nous aideront à comparer l’architecture de notre propre Système solaire à celle d’autres systèmes planétaires. »

Avec 34 instruments optiques de 120 mm de diamètre associés à autant de caméras CCD, PLATO sera à l’affût d’infimes variations de luminosité qui se produisent lorsqu’une exoplanète passe devant son étoile ; un million d’astres d’une magnitude comprise entre 4 et 16 seront observées. D’une durée de six années, la mission principale de PLATO devrait ainsi permettre la surveillance de près de 50 % de la sphère céleste. La masse, le rayon et l’âge de 85 000 étoiles seront en outre déterminés avec une très grande précision en mesurant leurs oscillations par des techniques d’astérosismologie.

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Les instruments de la sonde PLATO surveilleront un million d’étoiles durant sa mission initiale de six années et ils mesureront avec une très grande précision les caractéristiques physiques de près de 85 000 de ces étoiles.
© MPS/ Mark A. Garlick

Une fois associées aux mesures de variations de vitesses radiales réalisées par de grands télescopes terrestres, les observations de PLATO devraient fournir des valeurs très précises de la masse et du rayon des exoplanètes découvertes. Leur densité pourra alors être déterminée, ce qui donnera une indication de leur composition et de leur nature. « PLATO sera capable de détecter des exoplanètes en orbite dans la zone d’habitabilité autour de leur étoile » indique Heike Rauer (German Aerospace Center), « c’est-à-dire des planètes à la surface desquelles de l’eau liquide peut être présente, et sur lesquelles la vie telle que nous la connaissons peut se développer. »

PLATO s’intègre parfaitement dans le programme astronomique et spatial développé par l’ESA et par l’ESO (European Southern Observatory) puisque les données obtenues grâce à la mission Gaia, lancée par l’ESA en décembre dernier, aideront PLATO à découvrir les caractéristiques précises de milliers de systèmes exoplanétaires. Ceux-ci pourront ensuite faire l’objet d’observations minutieuses grâce au futur télescope E-ELT de 39 mètres de diamètre qui devrait entrer en service au début de la prochaine décennie.

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Le constructeur du satellite Plato n'a pas encore été choisi. Très vraisemblablement, les deux leaders européens du secteur spatial, Airbus Espace et Thales Alenia Space, se partageront le travail. Bien qu'il s'agisse de la mission la plus performante jamais mise au point pour la recherche de planètes, il n'y a aucun point dur identifié à ce jour dans sa conception. © Esa

Plato et ses objectifs scientifiques

Cet observatoire spatial sera lancé par une fusée Soyouz depuis le port spatial de l’Europe à Kourou en 2024, pour une mission d’une durée initiale de six ans. Il sera placé en orbite autour du point de Lagrange L2, une zone précise dans l’espace située à 1,5 million de kilomètres derrière la Terre vue du Soleil. Plato devrait fonctionner pendant au moins six ou sept ans. Pendant trois ans, il observera la même région de près de 2.000 degrés carrés, puis un autre champ de même dimension pendant les trois années suivantes. Si le satellite fonctionne toujours à l’issue de cette première phase, Plato observera de nouvelles régions de la Galaxie, mais pendant des périodes plus courtes (quelques mois).

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À elle seule, cette image explique pourquoi Plato surpasse toutes les missions précédentes dédiées à la recherche d'exoplanètes, comme Corot ou Kepler. Les points jaunes et bleu foncé représentent les régions de la Voie lactée observées respectivement par Kepler et Corot. Quant aux dix grands carrés, ils montrent les régions qu'observera Plato. © Plato Science Team

Les objectifs scientifiques de Plato « ne peuvent pas se résumer à la seule recherche des planètes extrasolaires », nous explique Jean Schneider, spécialiste français des exoplanètes et membre de l’équipe Plato. Cette mission va détecter des planètes habitables beaucoup plus proches de nous que celles qu’a découvertes l’observatoire spatial Kepler de la Nasa. Il va en mesurer le rayon, mais surtout, par ses observations, il sera possible depuis le sol de déduire la masse des exoplanètes par la mesure de la vitesse radiale, notamment parce que les étoiles, du fait de leur proximité à la Terre, seront brillantes. Et c’est l’instrument Espresso qui s’y collera, un super-Harps qui sera installé au foyer du VLT à partir de 2016.

Les données de Plato aideront également à répondre à « deux des grandes questions sur lesquelles porte Vision cosmique : quelles sont les conditions nécessaires pour que se forment les planètes et pour qu’apparaisse la vie ? Comment le Système solaire fonctionne-t-il ? », Peut-on lire dans le communiqué de l’Esa qui officialise la sélection de la mission. Il étudiera aussi « l’architecture des systèmes planétaires observés », précise Jean Schneider. On s'attend à « débusquer des planètes troyennes » situées aux points de Lagrange L4 ou L5 de la planète principale et à étudier « les effets de marée planète-étoile et planète-planète ».

Exolunes, exocomètes et exoanneaux au programme

Bien qu’il n'ait pas de spectromètre, il lui sera possible de faire de la photométrie en deux couleurs, le rouge et le bleu, et d'en déduire un certain nombre d'informations. Les observations de Plato fourniront donc aussi des indications sur l’atmosphère des planètes qu’il découvrira. Pour les Jupiter chaudes et autres planètes très proches, il sera possible de«mesurer le pouvoir réflecteur (albédo) de la planète observée », ce qui fournira« desindications sur l'existence de nuages et sur la température ».

Enfin, Plato sera en mesure de découvrir « des exolunes, des exocomètes et, plus surprenants encore, des exoanneaux ». Ce type de recherche est « tout sauf anecdotique ». En effet, compte tenu de la très forte représentativité des Jupiter chaudes, un type de planètes gazeuses plusieurs fois plus massives que Jupiter, dans la population des exoplanètes, un certain nombre d'entre elles pourraient évoluer dans la zone d'habitabilité de leur étoile. Or, si ces planètes ne sont pas habitables, il est tout à fait « possible qu’une des lunes qui les entourent le soit, voire qu’elle soit habitée ». Pour les exocomètes, le recensement est tout aussi important. D'ici une vingtaine d’années, on sera capable d'imager des planètes telluriques. Il faudra alors « ne pas les confondre avec des queues de comètes ». À ces distances, elles sont aussi brillantes qu’une planète similaire à la Terre !

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